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Antrieb für Werkzeugmaschinen.
Der Gegenstand der Erfindung ist ein Antrieb für Werkzeugmaschinen. Die Erfindung besteht in der Kombination eines Flüssigkeitsgetriebes mit stetig veränderbarer Übersetzung mit einem oder
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schalteten Rädervorgelegen, deren Übersetzungen kleiner oder nicht wesentlich grösser als der Regelbereich des Flüssigkeitsgetriebes sind. Der Hauptzweck einer solchen Kombination ist der, von dem an sich möglichen grossen Regelbereich des Flüssigkeitsgetriebes nur den Teil herauszugreifen, der die günstigsten Treibmitteldrücke und die höchsten Wirkungsgrade ergibt und durch Zuschaltung der Räder Vorgelege trotzdem eine stufenlose Regelung der Übersetzung in den weitesten Grenzen zu ermöglichen.
Es können daher Flüssigkeitsgetriebe mit verhältnismässig kleinem Rcgelbereieh verwendet werden, deren Drehzahl und Abmessungen so gewählt werden können, wie es mit Rücksicht auf die Wirt-
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dass auch der Antriebsmotor stets mit gleicher Drehzahl umlaufen kann, also keiner besonderen Regelung bedarf. Verwendet man einen derartigen Antrieb für Plandrehbänke, Abstcchmaschinen u. dgl., so kann man im weiteren Ausbau der Erfindung in Abhängigkeit vom Antrieb des Vorschubes des Werkzeuges
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geschwindigkeit bei allen Bearbeitungsdurchmessern die gleiche bleibt. Ferner ist es der Erfindung gemäss möglich, die Schnittgeschwindigkeit dem zu bearbeitenden Werkstoff und Durchmesser genau anzupassen, indem auch die Treibpumpe des hydraulischen Getriebes mit stetig veränderbarer Fördermenge ausgebildet ist.
Durch die Einstellung der Treibpumpe kann dann die Anfangsschnittgeschwindigkeit entsprechend verändert werden.
Auf der Zeichnung sind beispielsweise zwei Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Es zeigen die Fig. 1-3 den Hauptantrieb einer Drehbank. Hiebei ist Fig. 1 ein Längsschnitt durch das
Getriebe nach der Linie A-A der Fig. 2 ; Fig. 2 ein wagrecht geführter Schnitt nach der Linie B-B der Fig. 1 ; Fig. 3 ein Querschnitt nach der Linie C-C der Fig. 2. In Fig. 4-6 ist der Antrieb einer Plandrehbank dargestellt. Fig. 4 ist ein Längsschnitt nach der Linie E-E der Fig. 5 ; Fig. 5 ein wagrechter Schnitt nach der Linie F-F der Fig. 4 und Fig. 6 ein Querschnitt nach der Linie G-G der Fig. 5.
Die Welle 1, (Fig. 2), welche ständig mit gleicher Drehzahl angetrieben wird, arbeitet auf ein am Maschinengestell gelagertes hydraulisches Getriebe a. Die Kolbentrommel 2 der Treibpumpe dieses Getriebes ist mit der Welle 1 fest verbunden und dreht sich in der als Gehäuse ausgebildeten Kolbentrommel 3 des Flüssigkeitsmotors. Mit der Trommel 3 ist ein Achsstumpf 4 fest verbunden. Die Trommel 3 dreht sich in einem geteilten Gehäuse 5 und 5a, das durch die Hebel 6 und 6a vermittels einer Gewindespindel 7 zusammen-oder auseinandergeschoben werden kann. Dadurch kann der Arbeitsraum und demzufolge auch die Fördermenge des Flüssigkeitsmotors gleichmässig zwischen 0 und einem Höchstwert verändert werden. Dementsprechend wird auch die Übersetzung des Flüssigkeitsgetriebes geändert.
Liegen die Gehäusehälften 5 und 5a dicht am Umfange der Trommel 3, so ist die Fördermenge des Flüssigkeitsmotors gleich Null, die in dem Arbeitsraum der Treibpumpe eingeschlossene Flüssigkeit kann nicht umlaufen, sondern wirkt als Kupplungsmittel zwischen den Trommeln 2 und 3, so dass die Drehkraft unmittelbar von der Welle 1 auf die Welle 4 übertragen wird und beide Wellen mit der gleichen Drehzahl umlaufen. Je mehr die Gehäusehälften 5 und 5a auseinandergeschoben werden, umsomehr Treib-
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flüssigkeit kann über den Flüssigkeitsmotor abströmen und unter entsprechender Verminderung der Drehzahl der Welle 4 dort Arbeit verrichten und sich an der Übertragung der Drehkraft beteiligen.
Auf der Welle 4 ist ein Zahnrad 8 befestigt, das in ein lose auf der Arbeitsspindel 9 laufendes Rad 10 eingreift. Mit 10 ist ein kleineres Zahnrad 11 fest verbunden, das in ein lose auf einer Vorgelegewelle 12 laufendes Rad 13 eingreift. Mit 1. 3 ist ein kleineres Rad 14 fest verbunden, das in ein auf 9 lose sitzendes Rad 15 eingreift. An 15 sitzt ein kleineres Rad M, das in ein auf der Welle 12 aufgekeiltes Zahnrad 17 eingreift. Durch diese hintereinander geschalteten Übersetzungsräder ist die Umdrehungszahl der Welle 12 geringer als jene der Welle 4. Auf 12 sitzen noch lose Räder 18 und 19, die durch eine Reibungskupplung 20 wechselweise mit 12 gekuppelt werden oder leer mitlaufen.
Das Rad 18 treibt mittels eines Zwischenrades 18a ein auf 9 befestigtes Rad 21, das Rad 19 unmittelbar das auf 9 sitzende Rad 22. Durch Verstellung der Kupplung 20 wird eines der Räder 18 oder 19 mit der Welle 12 gekuppelt und dadurch die Drehrichtung der Spindel 9 geändert. Der Rücldauf kann je nach der gewählten Übersetzung beliebig rascher als der Vorlauf sein.
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betätigt wird, dass bei einem Ausschwenken des Räderpaares 15, 16, das Rad 17 mit dem Rad 14 gekuppelt und nunmehr der Antrieb von der Welle 4 unmittelbar auf die Welle 12 übertragen wird.
Auf der Spindel 9 ist noch ein Rad 28 befestigt, das in ein auf einer Welle 30 gelagertes Rad 29 eingreift. Von der Welle 30 wird in bekannter Weise die Leitspindelbewegung abgeleitet. Durch Verschieben des Rades 29 kann dieser unmittelbar von der Werkstückspindel abgeleitete Antrieb unterbrochen, und die Welle 30 mittels des Zwischenrades 31 durch das Rad 32 angetrieben werden, das mit dem auf der Welle 4 aufgekeilten Rad 8 fest verbunden ist, wodurch zwischen die Arbeitsspindel und die Leitspindel die ganzen verfügbaren Räderübersetzungen geschaltet werden können, welche das Schneiden auch von sehr steilen Gewindegängen ermöglichen.
Ist beispielsweise für eine Maschine ein Regelbereich der Umlaufzahl der Werkstückspindel zwischen 4 und 500 Umläufen gefordert, so kann dies der Erfindung gemäss durch die Anwendung eines regelbaren Flüssigkeitsgetriebes mit einem Übersetzungsbereich zwischen l : l und 1 : 5 erreicht werden. Dieses Flüssigkeitsgetriebe wird mit zwei Rädervorgelegen mit den Übersetzungen 1 : 5 in Verbindung gebracht, die zu-oder abgeschaltet werden können. Die Übersetzung ist nun bei grösster Übersetzung des Flüssig- keitsgetricbes und beiden vorgeschalteten Vorgelegen 1/5.1/5.1/5=1:125.
Durch Regelung des Flüssigkeitsgetriebes bis zu der Übersetzung 1 : 1 würde die Übersetzung des Getriebes Vr-Vsl : S5 werden, wobei zwischen l : 125 und 1 : 25 jede gewünschte Übersetzung verfügbar ist. Wird nun das Flüssigkeitsgetriebe wieder auf die Übersetzung 1 : 5 zurückverstellt und statt dessen ein Vorgelege kurzgeschlossen, so stellt sich die Übersetzung des Getriebes auf 1/5.1/1.1/3=1:25. Durch Regelung des Flüssigkeitsgetriebes auf die Übersetzung 1 : 1 stellt sich die Übersetzung dann auf 1/1.1/1.1/3=1: 5, wobei zwischen beiden Grenzen ebenfalls jede gewünschte Übersetzung verfügbar ist. Durch nochmaliges
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 4-6 treibt die Welle 1 ein hydraulisches Getriebe a an, das aus einer Treibpumpe b und einem gleichachsig neben ihr liegenden Fliissigkeitsmotor c besteht. Die
Trommel 2 der Treibpumpe ist mit der Welle 1 gekuppelt und läuft in einem zweiteiligen Gehäuse, dessen beide Hälften 33 und 33a von einem Handrad 34 aus gegen die Trommel 2 verstellt werden können, wo- durch die Fördermenge der Treibpumpe b gleichmässig verändert werden kann. Das durch b beförderte
Treibmittel wird c zugeführt, wodurch die Trommel 35 und mit ihr die Welle 36 angetrieben wird.
Von der Welle 36 wird dann beispielsweise vermittels der ausrückbaren Vorgelegeräder 37, 38, 39 und 40 die
Welle 41 angetrieben, von der aus die Spindel 47 je nach der Stellung der Kupplung 45 entweder durch die Räder 42 und 43 vorwärts oder durch die Räder 44, 44'und 46 rÜckwärts angetrieben oder auch still- gesetzt wird.
Auch die Trommel 35 des Flüssigkeitsmotors ist in einem geteilten Gehäuse gelagert, dessen
Hälften 48 und 48a gegen die Trommel 35 hin durch Hebel 49 und 49a und eine Gewindespindel 50 ver-
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ändern und einstellen. Wird das Getriebe beispielsweise für eine Drehbank verwendet, so wird die Spindel 50 von der Spindel aus angetrieben die auch den Planvorschub des Werkzeuges bewirkt. In dem dargestellten Falle ist die Spindel 51, die mit der Spindel 50 durch eine Schnecke 52, ein Schneckenrad 5. 3 und Zahnräder 54, 56 oder 56,57 in zwangläufiger Verbindung steht. Die Spindel 50 trägt noch ein Kegelrad 58, welches ein die verschiedenen Durchmesser anzeigendes Zahnrad 59 antreibt.
Die Übersetzung zwischen den Rädern 58 und 59 ist so gewählt, dass 59 höchstens eine ganze Umdrehung zurücklegt, wenn der Flüssigkeitsmotor c von der grössten auf die kleinste Fördermenge verstellt wird. Am Gehäuse ist noch ein durch den Handhebel 62 (Fig. 4) verschwenkbarer Doppelhebel 60 gelagert, der die Kupplung 61
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wird die Gewindespindel 50 über das Räderpaar 56,57 angetrieben, während bei unmittelbarem Antrieb der Spindel 47 die Gewindespindel 50 über das Räderpaar 54, 55 angetrieben wird, so dass der Antrieb der Gewindespindel 50 in demselben Masse beschleunigt wird, wie der Antrieb der Spindel 47.
Das Zahnrad 59 trägt Anschläge 63 und 6. 3a, durch die der Doppelhebel 60 in eine Mittellage gebracht wird, wenn die Gehäusehälften 48 und 48a des Flüssigkeitsmotors in einer ihrer Endstellungen angelangt sind. Es wird dadurch der Antrieb der Spindel 50 unterbrochen und eine Zerstörung des Regelgetriebes verhindert. Der Planvorschub läuft dann weiter, während das Werkstück die im Augenblick des Unterbrechen der Regelung gehabte Drehzahl beibehält. Durch das Handrad 64 kann die Spindel 50 auch von Hand gedreht werden, um die Einstellung des Flüssigkeitsmotors nach dem gewünschten Drehdurchmesser zu ermöglichen. Durch das Schauloch 65 kann die Einstellung des Zahnrades 59, dessen obere Fläche mit Zahlen versehen ist, abgelesen werden.
Jede Stellung des Zahnrades 59 entspricht dann bei einem Flüssigkeitsgetriebe mit Zahnrädervorgelegen mehreren Durchmessern. Ist beispielsweise ein Vorgelege mit 1 : 4 zwischengeschaltet, so entspricht die Zahl 500 einem Durchmesser von 500 mm bei eingeschaltetem Vorgelege und einem Durchmesser von 125 mm bei kurzgeschlossenem Vorgelege.
Die Bedienung dieses Getriebes gestaltet sich wie folgt : Die Fördermenge des Flüssigkeitsmotors wird zunächst nach dem zu bearbeitenden Durchmesser eingestellt. Ist dieser beispielsweise 1000 mm, so wird die Spindel 50 von Hand so lange gedreht, bis die Zahl 1000 auf dem Zahnrad 59 im Schauloch erscheint. Hierauf wird die Fördermenge der Treibpumpe für die dem zu bearbeitenden Werkstoff entsprechend Schnittgeschwindigkeit eingestellt ; nach Einschalten des Planvorschubes wird dann der selbsttätige Antrieb der Regeleinrichtung des Flüssigkeitsmotors eingeschaltet. An Stelle der gezeichneten aus Kapselwerken gebildeten Flüssigkeitsgetriebe können auch andere mit gleichmässig veränderlicher Fördermenge verwendet werden.
Es können hiebei auch die Treibpumpen und Flüssigkeitsmotoren an verschiedenen Stellen sitzen und durch eine Rohrleitung miteinander verbunden sein.
PATENT-ANSPRUCHE :
1. Antrieb für Werkzeugmaschinen, gekennzeichnet durch die Kombination eines Flüssigkeitgetriebes mit stetig veränderbarer Fördermenge mit einem oder mehreren ein-und ausrückbaren, zwischen Flüssigkeitsgetriebe und der getriebenen Welle geschalteten Rädervorgelegen, deren Übersetzungen kleiner oder nicht wesentlich grösser als der Regelbereich des Flüssigkeitsgetriebes sind.
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Drive for machine tools.
The subject of the invention is a drive for machine tools. The invention consists in the combination of a fluid gear with continuously variable translation with an or
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Engaged wheels with gear ratios that are smaller or not significantly larger than the control range of the fluid gear. The main purpose of such a combination is to pick out only the part of the possible large control range of the fluid transmission that gives the most favorable propellant pressures and the highest efficiency, and to enable stepless control of the transmission within the broadest limits by engaging the gear reduction gear.
It is therefore possible to use fluid transmissions with a relatively small control range, the speed and dimensions of which can be selected as required with regard to the economic
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that the drive motor can always rotate at the same speed, so no special regulation is required. If you use such a drive for facing lathes, parting machines u. Like., So you can in the further development of the invention depending on the drive of the feed of the tool
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speed remains the same for all machining diameters. Furthermore, according to the invention, it is possible to precisely adapt the cutting speed to the material and diameter to be machined, in that the drive pump of the hydraulic gear is also designed with a continuously variable delivery rate.
The initial cutting speed can then be changed accordingly by setting the drive pump.
For example, two embodiments of the invention are shown in the drawing. 1-3 show the main drive of a lathe. 1 is a longitudinal section through the
Transmission along line A-A of Figure 2; Fig. 2 is a horizontal section along the line B-B of Fig. 1; Fig. 3 is a cross section along the line C-C of Fig. 2. In Fig. 4-6 the drive of a facing lathe is shown. Figure 4 is a longitudinal section on the line E-E of Figure 5; FIG. 5 is a horizontal section along the line F-F in FIG. 4, and FIG. 6 is a cross section along the line G-G in FIG.
The shaft 1 (Fig. 2), which is constantly driven at the same speed, works on a hydraulic gear a mounted on the machine frame. The piston drum 2 of the drive pump of this transmission is firmly connected to the shaft 1 and rotates in the piston drum 3 of the liquid motor, which is designed as a housing. A stub axle 4 is firmly connected to the drum 3. The drum 3 rotates in a divided housing 5 and 5a, which can be pushed together or apart by the levers 6 and 6a by means of a threaded spindle 7. As a result, the working space and, consequently, the delivery rate of the liquid motor can be changed evenly between 0 and a maximum value. The translation of the fluid transmission is changed accordingly.
If the housing halves 5 and 5a are close to the circumference of the drum 3, the delivery rate of the liquid motor is zero, the liquid enclosed in the working space of the drive pump cannot circulate, but acts as a coupling means between the drums 2 and 3, so that the torque is immediate is transmitted from shaft 1 to shaft 4 and both shafts rotate at the same speed. The more the housing halves 5 and 5a are pushed apart, the more driving
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Liquid can flow off via the liquid motor and, with a corresponding reduction in the speed of the shaft 4, do work there and participate in the transmission of the rotary force.
A toothed wheel 8 is fastened on the shaft 4 and engages in a wheel 10 running loosely on the work spindle 9. A smaller gear 11 is firmly connected to 10 and engages in a wheel 13 running loosely on a countershaft 12. A smaller wheel 14 is firmly connected to 1. 3 and engages a wheel 15 that is loosely seated on 9. At 15 there is a smaller wheel M which engages a gear 17 keyed on the shaft 12. Due to these gear wheels connected in series, the number of revolutions of shaft 12 is lower than that of shaft 4. On 12 there are still loose wheels 18 and 19, which are alternately coupled to 12 by a friction clutch 20 or run idle.
The wheel 18 drives a wheel 21 attached to 9 by means of an intermediate wheel 18a, the wheel 19 directly drives the wheel 22 seated on 9.By adjusting the coupling 20, one of the wheels 18 or 19 is coupled to the shaft 12 and thereby the direction of rotation of the spindle 9 changed. The reverse can be any faster than the forward, depending on the selected translation.
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it is actuated that when the pair of wheels 15, 16 pivot out, the wheel 17 is coupled to the wheel 14 and the drive is now transmitted from the shaft 4 directly to the shaft 12.
A wheel 28, which engages in a wheel 29 mounted on a shaft 30, is also attached to the spindle 9. The lead screw movement is derived from the shaft 30 in a known manner. By moving the wheel 29, this drive, which is directly derived from the workpiece spindle, can be interrupted, and the shaft 30 can be driven by means of the intermediate wheel 31 through the wheel 32, which is firmly connected to the wheel 8 wedged on the shaft 4, whereby between the work spindle and the Lead screw all available gear ratios can be switched, which enable the cutting of very steep threads.
If, for example, a control range of the number of revolutions of the workpiece spindle between 4 and 500 revolutions is required for a machine, this can be achieved according to the invention by using a controllable fluid transmission with a transmission range between 1: 1 and 1: 5. This fluid transmission is brought into connection with two gears with gear ratios 1: 5, which can be switched on or off. The gear ratio is now 1 / 5.1 / 5.1 / 5 = 1: 125 with the largest gear ratio of the liquid getricbe and the two upstream gears.
By regulating the fluid transmission up to a ratio of 1: 1, the ratio of the transmission would be Vr-Vsl: S5, with any desired ratio being available between 1: 125 and 1: 25. If the fluid transmission is now adjusted back to the ratio 1: 5 and instead a reduction gear is short-circuited, the ratio of the transmission is set to 1 / 5.1 / 1.1 / 3 = 1: 25. By regulating the fluid transmission to a ratio of 1: 1, the ratio is then set to 1 / 1.1 / 1.1 / 3 = 1: 5, with any desired ratio also being available between the two limits. By repeating
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In the embodiment according to FIGS. 4-6, the shaft 1 drives a hydraulic gear a, which consists of a drive pump b and a liquid motor c located on the same axis next to it. The
The drum 2 of the drive pump is coupled to the shaft 1 and runs in a two-part housing, the two halves 33 and 33a of which can be adjusted against the drum 2 by a handwheel 34, whereby the delivery rate of the drive pump b can be varied evenly. That promoted by b
Propellant is supplied c, whereby the drum 35 and with it the shaft 36 is driven.
The shaft 36 is then, for example, by means of the disengageable counter gears 37, 38, 39 and 40
Shaft 41 is driven, from which the spindle 47, depending on the position of the coupling 45, is driven either forwards by the wheels 42 and 43 or backwards by the wheels 44, 44 'and 46 or is also stopped.
The drum 35 of the liquid motor is mounted in a divided housing, the
Halves 48 and 48a against the drum 35 by levers 49 and 49a and a threaded spindle 50
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change and adjust. If the gear is used for a lathe, for example, the spindle 50 is driven from the spindle, which also effects the face feed of the tool. In the case shown, the spindle 51, which is in positive connection with the spindle 50 by means of a worm 52, a worm wheel 5.3 and gears 54, 56 or 56, 57. The spindle 50 also carries a bevel gear 58 which drives a gear 59 indicating the various diameters.
The translation between the wheels 58 and 59 is selected so that 59 covers at most one complete revolution when the liquid motor c is adjusted from the largest to the smallest delivery rate. A double lever 60, which can be pivoted by the hand lever 62 (FIG. 4) and which connects the coupling 61
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the threaded spindle 50 is driven via the pair of wheels 56, 57, while with direct drive of the spindle 47, the threaded spindle 50 is driven via the pair of wheels 54, 55, so that the drive of the threaded spindle 50 is accelerated to the same extent as the drive of the spindle 47 .
The gear 59 carries stops 63 and 6. 3a, by means of which the double lever 60 is brought into a central position when the housing halves 48 and 48a of the liquid motor have reached one of their end positions. The drive of the spindle 50 is thereby interrupted and destruction of the control gear is prevented. The plan feed then continues while the workpiece maintains the speed at the moment the control was interrupted. The spindle 50 can also be rotated by hand by means of the handwheel 64 in order to enable the liquid motor to be adjusted according to the desired rotating diameter. The setting of the gearwheel 59, the upper surface of which is provided with numbers, can be read through the viewing hole 65.
Each position of the gear 59 then corresponds to a plurality of diameters in a fluid transmission with gearwheels in front of them. For example, if a 1: 4 back gear is interposed, the number 500 corresponds to a diameter of 500 mm when the back gear is switched on and a diameter of 125 mm when the back gear is shorted.
The operation of this gear is designed as follows: The delivery rate of the liquid motor is initially set according to the diameter to be processed. If this is 1000 mm, for example, the spindle 50 is rotated by hand until the number 1000 appears on the gear 59 in the viewing hole. The delivery rate of the drive pump is then set for the cutting speed of the material to be processed; After switching on the plan feed, the automatic drive of the regulating device of the liquid motor is switched on. Instead of the fluid gears formed from capsule mechanisms as shown, others with a uniformly variable delivery rate can also be used.
The propulsion pumps and liquid motors can also be located in different places and connected to one another by a pipeline.
PATENT CLAIMS:
1. Drive for machine tools, characterized by the combination of a fluid gear with continuously variable delivery rate with one or more engageable and disengageable gears connected between the fluid gear and the driven shaft, the gear ratios of which are smaller or not significantly larger than the control range of the fluid gear.